[发明专利]基于In2O3-ZnO复合物纳米敏感材料的NO2气体传感器及其制备方法

摘要

一种基于三维反蛋白石结构In2O3‑ZnO复合物纳米敏感材料的可见光增强型室温NO2气体传感器及其制备方法，属于半导体氧化物气体传感器技术领域。为旁热式器件结构，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al2O3陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和金电极上的三维反蛋白石结构In2O3‑ZnO复合物纳米敏感材料和垂直于陶瓷管轴向方向设置的白光二极管组成。测试结果表明，该传感器对5ppm NO2的灵敏度高达54.3，检测下限可达到250ppb，具有快速响应和恢复速率，具有良好的选择性和可重复性。因此可以得知，本发明所述传感器在大气环境NO2室温检测及可见光增感型电子器件领域有广阔的应用前景。

主权项

1.一种基于三维反蛋白石结构In2O3‑ZnO复合物纳米敏感材料的可见光增强型室温NO2气体传感器，为旁热式结构，由外表面带有两条平行、环状且彼此分立的金电极的Al2O3陶瓷管衬底、涂覆在陶瓷管外表面和金电极上的纳米敏感材料和垂直于陶瓷管轴向方向设置的白光二极管组成；其特征在于：纳米敏感材料为三维反蛋白石结构In2O3‑ZnO复合物纳米敏感材料，且其由如下步骤制备得到，(1)首先将0.15～0.50g的聚苯乙烯磺酸钠、0.05～0.35g的碳酸氢钠、10～50mL的苯乙烯依次加入到150～500mL去离子水中，在氮气氛围下水浴加热并搅拌；搅拌0.5～1.5h后，加入0.05～0.35g的过硫酸钾，继续在氮气氛围下水浴加热并搅拌15～20h；(2)反应结束后，将得到的产物用水和乙醇交替的进行离心洗涤，将得到的产物进行干燥，得到聚苯乙烯微球粉末；(3)将5～15g步骤(2)得到的聚苯乙烯微球粉末加入到10～50mL、质量分数95～98％的浓硫酸溶液中，水浴加热搅拌4～6h后，将得到的产物用去离子水和乙醇交替清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，得到磺化聚苯乙烯微球；(4)再将步骤(3)得到的0.05～0.18g的磺化聚苯乙烯微球粉末、0.05～0.25g的In(NO3)3·4.5H2O、0.05～0.25g的Zn(NO3)2·6H2O依次加入到含有0.10～0.20mL、浓度0.1～0.2M稀盐酸和0.10～0.20mL、质量分数25～30％过氧化氢水溶液的8～20mL去离子水中，搅拌40～80min直至其全部溶解；(5)将步骤(4)得到的溶液在500～800℃下超声喷雾热分解2～4h，在超声喷雾热分解反应过程中始终以氮气作为载气，并在超声喷雾热分解装置的尾部的锥形瓶中收集粉末；将得到的产物用去离子水和乙醇交替清洗5～7次，然后在70～90℃下烘干，再在400～600℃下进行煅烧2～5h，从而得到三维反蛋白石结构In2O3‑ZnO复合物纳米敏感材料。